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      細(xì)菌共生體在植物致病性和昆蟲防御性共生之間轉(zhuǎn)變
      
			
      
				2019-06-24 09:58:06
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      一個國際研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了一種具有杰基爾和海德特征的卓越微生物。細(xì)菌伯克霍爾德氏菌(Burkholderia gladioli)生活在植物喂養(yǎng)甲蟲的特定器官中，通過產(chǎn)生抗生素來保護(hù)昆蟲的卵免受有害真菌的侵害。然而，當(dāng)轉(zhuǎn)移到植物中時，細(xì)菌可以在整個組織中擴(kuò)散并對植物產(chǎn)生負(fù)面影響。
      

      細(xì)菌共生體在植物致病性和昆蟲防御性共生之間轉(zhuǎn)變
      

      微生物在與動物和植物相互作用時并不總是敵對的玩家，它們也可以是強大的盟友。事實上，微生物中的對抗生活方式和合作生活方式之間的轉(zhuǎn)變可能不是例外，盡管很少直接觀察到這種轉(zhuǎn)變。在Nature Communications上發(fā)表的一項新研究中，來自約翰內(nèi)斯古騰堡大學(xué)美因茨(JGU)，馬克斯普朗克化學(xué)生態(tài)研究所和萊布尼茨天然產(chǎn)物研究與感染生物學(xué)研究所的研究人員 - 漢斯諾爾研究所(HKI) - 在耶拿，以及位于巴西Rio Claro的Universidad Estadual Paulista收集了這種轉(zhuǎn)變的證據(jù)。
      

      甲蟲將后代保護(hù)外包給細(xì)菌
      

      像許多其他昆蟲一樣，一群草食性甲蟲(Lagriinae)非常需要有效的防御。它們在落葉下的潮濕土壤上產(chǎn)卵，保證與霉菌的接觸。由美因茨大學(xué)的Martin Kaltenpoth教授領(lǐng)導(dǎo)的研究人員現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，在甲蟲Lagria villosa的卵上存在一種特殊細(xì)菌Burkholderia gladioli可以大大降低真菌感染的風(fēng)險并幫助它們存活。“即使我們使用霉菌對于甲蟲的卵子，那些存在共生微生物的雞蛋保持清潔，而那些沒有通常被雜草草坪覆蓋的雞蛋“，第一作者LauraFlórez博士說，她在馬克斯普朗克化學(xué)研究所進(jìn)行了博士項目的實驗。耶拿的生態(tài)學(xué)描述了其中一項重要發(fā)現(xiàn)。雖然其他一些昆蟲也依賴微生物來保護(hù)天敵，但弱勢卵期的微生物防御還不得而知。
      

      新發(fā)現(xiàn)的抗生素劑類似于植物防御化合物
      

      如何保護(hù)富含營養(yǎng)的甲蟲卵?化學(xué)分析揭示了甲蟲的微生物保鏢產(chǎn)生的四種不同的抗生素。雖然其中兩個已經(jīng)知道，但其他兩個分子之前沒有被描述過。萊布尼茲天然產(chǎn)物研究和感染生物學(xué)研究所的Christian Hertweck教授說：“我們特別驚訝地發(fā)現(xiàn)一種新的化學(xué)物質(zhì)看起來更像植物防御化合物而不是細(xì)菌抗生素”，他指導(dǎo)了化學(xué)分析。所有四種化合物均抑制其他微生物的生長;有些人對真菌有活性，有些則對抗細(xì)菌。這種化學(xué)武器庫可能使甲蟲的卵免受廣泛的有害微生物的侵害。
      

      昆蟲的朋友，植物的敵人
      

      令人驚訝的是，甲蟲的盟友與植物病原體密切相關(guān)。事實上，當(dāng)科學(xué)家將這種細(xì)菌應(yīng)用于大豆植物(大自然中常見的L. villosa甲蟲食物來源)時，這些微生物會在整個植物中傳播。在那里，他們產(chǎn)生了負(fù)面影響，因為與對照植物相比，感染導(dǎo)致產(chǎn)生更少的豆類。但是細(xì)菌真的有機會離開甲蟲并感染植物嗎?另外一項實驗證明了他們的確如此。將甲蟲限制在大豆葉中三天后，可在葉中檢測到細(xì)菌遺傳物質(zhì)。這可能與自然界有關(guān)，通過對五種相關(guān)甲蟲物種的分析顯示：所有物種都含有伯克霍爾德氏菌(Burkholderia gladioli)菌株，但這些與其他環(huán)境或植物相關(guān)的伯克霍爾德氏菌(Burkholderia gladioli)菌株的關(guān)系比彼此更密切。因此，細(xì)菌可能會搭乘甲蟲從一個植物跳到另一個植物。
      

      昆蟲共生作為抗生素的寶庫
      

      有很多描述的昆蟲在植物之間攜帶微生物。“拉格里亞甲蟲的有趣之處在于他們的細(xì)菌搭便車已變成化學(xué)武裝的保鏢”，Martin Kaltenpoth教授解釋說。此外，這種細(xì)菌生產(chǎn)以前未知的生物活性化合物的能力突出了昆蟲和微生物之間的伙伴關(guān)系，作為新型抗生素的有希望的來源，可能有助于對抗越來越多的抗性人類病原體。
      
			

			
        
      
			
      
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